Les microplastiques présents dans les eaux usées peuvent devenir de véritables repères à agents pathogènes, nous apprennent des chercheurs de l’Institut de technologie du New Jersey (États-Unis). © dottedyeti, Adobe Stock
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Les agents pathogènes adorent les microplastiques et ce n'est pas une bonne nouvelle

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[EN VIDÉO] Suivez l’épopée étonnante du plastique dans l’océan  Chaque année, huit millions de tonnes de plastique sont rejetées en mer. Ce matériau évolue au gré des courants, est mangé par le plancton et les organismes marins, jusqu’à contaminer toute la chaîne alimentaire. L’expédition Tara Méditerranée étudie le phénomène. Découvrez en vidéo comment ces scientifiques traquent le plastique dans les océans. 

Ils mesurent moins de cinq millimètres de long. Les chercheurs les appellent les microplastiques. Et ils sont déjà connus pour le mal qu'ils peuvent causer aux écosystèmes lorsqu'ils s'échappent dans l'environnement. Aujourd'hui, des chercheurs nous apprennent que les microplastiques présents dans les eaux usées peuvent aussi transporter des pathogènes et même participer à augmenter la résistance aux antibiotiques des bactéries.

Chaque année, des millions de tonnes de microplastiques sont rejetés dans l'environnement. Qu'ils viennent de nos cosmétiques ou de nos vêtements. Ils finissent dans nos rivières et dans le fond de nos océans. Avec des conséquences dramatiques pour les écosystèmes. Plus encore qu'on le soupçonnait jusqu'ici, à en croire des travaux menés par des chercheurs de l’Institut de technologie du New Jersey (États-Unis). Ils ont étudié de près le destin des microplastiques lorsqu'ils subissent le processus de traitement des eaux usées.

« La plupart des stations d’épuration ne sont pas conçues pour éliminer les microplastiques », précise Dung Ngoc Pham, auteur principal de l'étude, dans un communiqué. Or ces stations constituent non seulement un point de convergence pour de nombreux microplastiques, mais aussi pour différents produits chimiques et pour des bactéries et d'autres pathogènes. Et ce que les chercheurs montrent aujourd'hui, c'est que les microplastiques peuvent littéralement servir de repaires à microbes, faisant ainsi courir des risques imminents au biote aquatique et à la santé humaine.

Pour en arriver à cette conclusion, les scientifiques ont collecté des échantillons de boues issues de trois stations d'épuration du New Jersey. Ils y ont volontairement ajouté deux microsplatiques très communs - du polyéthylène (PE) et du polystyrène (PS). Puis, des analyses génétiques par Polymerase Chain Reaction, la fameuse PCR, ainsi que par d'autres techniques de nouvelle génération leur ont permis d'identifier les bactéries qui ont tendance à se développer sur les microplastiques. Tout en suivant les modifications génétiques qu'elles subissent.

Cette image au microscope montre des biofilms attachés à un microplastique de polyéthylène (PE). Huit espèces différentes de bactéries ont été trouvées hautement enrichies sur les microplastiques par les chercheurs de l’Institut de technologie du New Jersey (États-Unis). Parmi ces espèces, deux agents pathogènes humains émergents, généralement liés à une infection respiratoire, Raoultella ornithinolytica et Stenotrophomonas maltophilia, semblent fréquemment faire de l’auto-stop sur les biofilms microplastiques. © Institut de technologie du New Jersey

Des bactéries plus résistantes aux antibiotiques

Résultat : trois gènes - sul1, sul2 et intl1 - connus pour favoriser la résistance aux antibiotiques courants se sont révélés jusqu'à trente fois plus nombreux dans les biofilms formés sur les microplastiques que dans des biofilms formés sur du sable. Et lorsque les chercheurs ont ajouté un antibiotique aux échantillons, les gènes de résistance se sont encore multipliés jusqu'à 4,5 fois plus.

« Lorsque des microplastiques pénètrent dans les usines de traitement des eaux usées et se mélangent aux boues, des bactéries comme le Novosphingobium pokkalii peuvent accidentellement se fixer à leur surface et sécréter alors des substances extracellulaires semblables à de la colle.

Les gènes de résistance aux antibiotiques se propagent par échange d’ADN entre les bactéries

Au fur et à mesure que d'autres bactéries se fixent à la surface et se développent, elles peuvent même échanger de l'ADN entre elles. C'est ainsi que les gènes de résistance aux antibiotiques se propagent dans la communauté », explique Mengyan Li, chercheur en chimie et en sciences de l'environnement.

Les chercheurs doivent maintenant réussir à mieux comprendre dans quelle mesure ces microplastiques porteurs d'agents pathogènes peuvent contourner les processus de traitement de l’eau. Pour cela, ils devront étudier la résistance des biofilms trouvés sur les microplastiques pendant le traitement des eaux usées avec des désinfectants tels que les rayons UV et le chlore.

Pour en savoir plus

Des micro-organismes font de l’auto-stop sur les déchets en plastique des océans

Des chercheurs qui ont étudié de minuscules débris de matière plastique repêchés dans l'Atlantique nord ont pu constater qu'ils représentaient un asile plus solide et durable que le bois pour des colonies de micro-organismes. Leur transport sur des milliers de kilomètres peut être une menace pour les écosystèmes.

Article de Xavier Demeersman paru le 06/06/2017

Image en microscopie électronique à balayage d’un microplastique collecté dans le gyre subtropical de l’Atlantique Nord lors de l’Expédition 7ème Continent 2015. L’image a été colorée. On distingue sur la surface en gris du plastique des microorganismes et un bio-polymère. © laboratoire des IMRCP

La plastisphère, nommée ainsi en 2014 par des chercheurs américains, est le biofilm qui se développe sur les débris en plastique. Ces objets flottants offrent en effet un support particulier au développement d'organismes. Ils perdurent dans l'environnement bien plus longtemps que le bois flotté, par exemple, et sont transportés sur des milliers de kilomètres. Aussi les morceaux de plastique peuvent-ils déplacer au gré des courants des espèces potentiellement exotiques ou nuisibles à des milliers de kilomètres, au risque de perturber gravement les écosystèmes.

Des échantillons récoltés dans le gyre subtropical de l'Atlantique Nord lors de la mission Expédition Septième Continent de juin 2015 ont été analysés. Les scientifiques ont étudié les communautés de micro-organismes sur des micro et méso-plastiques échantillonnés par séquençage haut débit de l'ADN.

Les microplastiques hébergent plus d’espèces microbiennes que l’eau de mer autour

De précédentes études avaient soulevé des inquiétudes (la présence de pathogènes) ou des espoirs (la dégradation rapide des plastiques ; voir l'article au bas de celui-ci) mais la réalité reste, comme toujours, plus complexe. De façon inattendue les recherches montrent que les plastiques hébergent plus d'espèces microbiennes que l'eau de mer avoisinante... Seraient-ils alors des hot-spots de diversité ? Dans tous les cas, une diversité originale, variant en fonction de la nature du polymère (polyéthylène, polystyrène...) et constituée de nombreuses espèces affiliées à des micro-organismes étrangers au milieu marin.

Par ailleurs, les chercheurs ont aussi distingué des espèces en étroites associations, formant ainsi un biofilm à la surface des débris, d'espèces « auto-stoppeuses », pathogènes ou non, profitant de ce substrat pour se véhiculer autour du Globe. Ce biofilm se caractérise par une surexpression de voies métaboliques impliquées dans la dégradation de polluants chimiques mais l'implication des micro-organismes dans la dégradation des débris en plastique des océans reste encore à explorer.


Des microbes qui mangent les plastiques de l'océan

Article d'Andréa Haug publié le 22/06/2014

Comme dans de nombreux autres océans du globe, les eaux d'Australie ne sont pas épargnées par les déchets de plastique. À leur surface pullule une biodiversité étonnante d'êtres unicellulaires et même de petits invertébrés qui, pour certains, pourraient aider à débarrasser la surface de la mer de ces indésirables. Mais on ignore l'effet réel de ce grignotage.

La matière plastique déversée dans le monde marin ne cesse d'augmenter chaque année. Par des chocs incessants, les débris se fragmentent, se démultiplient et se réduisent en taille. Dans certaines zones de la planète, ces microplastiques se concentrent parfois à plus de 100.000 fragments par km2. Dans cette soupe de déchets microscopiques, il n'est guère surprenant de voir des micro-organismes y élire domicile. La plastisphère est le nom que porte ce nouvel écosystème marin qui se développe sur les déchets plastiques.

Ces colonisateurs joueraient un rôle dans le devenir de leur support artificiel, notamment au niveau de leur fragmentation et de leur flottabilité. Pour vérifier cette hypothèse, Julia Reisser, de l'université d'Australie-Occidentale, et ses collègues ont récolté 68 échantillons d'eau de mer en différents points de l'Australie.

Les morceaux de plastique sont devenus des lieux d'habitat pour plusieurs animaux (des bryozoaires, des balanes, un isopode...) et pour les œufs d'un insecte du genre Halobates. On voit ici un ver marin installé sur un fragment de polyéthylène de 6 mm. © Julia Reisser et Jeremy Shaw

Les microbes mangeurs de déchets de plastique sont-ils une solution biotechnologique ?

Les résultats publiés dans la revue Plos One montrent que les microplastiques de 1,5 à 24 millimètres présentent sur leur surface rugueuse des diatomées -- des algues unicellulaires microscopiques --, parmi divers autres micro-organismes marins. 11 des 14 genres de ces diatomées sont pour la première fois identifiés sur des débris de plastique. Selon les scientifiques, ces micro-algues pourraient diminuer en surface la quantité de microplastique, dans le sens où leur poids croissant finirait par faire couler leur support. Cette chute de plastique dans les profondeurs des mers pourrait expliquer pourquoi le plastique flottant n'augmente pas autant que ce qui était attendu, supposent les chercheurs. Un phénomène qui déplace mais n'élimine pas pour autant les déchets de plastique de l'écosystème marin.

Également recensés, des microbes qui participeraient à la désintégration du plastique en interagissant avec sa surface. Les auteurs de ces travaux suggèrent que ces organismes mangeurs de plastique pourraient devenir une solution biotechnologique pour une meilleure gestion de l'élimination des déchets en mer.

Cela étant dit, on sait encore peu de choses de l'impact de l'ingestion par ces microbes marins de plastique, un matériau perméable à des polluants. Ceux-ci peuvent alors se libérer dans l'organisme, s'accumuler dans les tissus de ces proies potentielles microscopiques et ainsi s'accumuler dans les réseaux trophiques, jusqu'aux gros poissons, aux baleines et à l'être humain.

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